Eletrônica

Sensor de água descoberto por acaso detecta vazamentos

Sensor de água descoberto por acaso detecta vazamentos
O LED se apagou assim que o papel foi atingido por uma gota de água. [Imagem: Mark Stone/U. Washington]

Sensor de água

Ao criar papéis capazes de conduzir eletricidade, para eventualmente fabricar circuitos eletrônicos descartáveis, Anthony Dichiara, da Universidade de Washington, nos EUA, cometeu um erro do qual ele jamais irá se arrepender.

Enquanto testava seus papéis condutores acendendo LEDs, Dichiara deixou uma gota de água pingar do copo sobre o papel. Tão logo a gota de água atingiu o papel, o LED se apagou.

Assim que verificou que o LED não havia se apagado por algum curto-circuito, o pesquisador se deu conta de que havia descoberto um sensor de água.

Embora um sensor de água pareça uma coisa trivial, essa impressão logo se desfaz quando dá conta do trabalho que é localizar vazamentos em tubulações, o que exige quebrar paredes, arrancar asfalto ou desmontar grandes estruturas.

"O sensoriamento de água é muito difícil devido à natureza polar da água, e o que é usado hoje é muito caro e não é prático de se implementar," explicou Dichiara.

Então, foi uma questão de parar de acender LEDs e começar a enrolar pedaços do seu papel condutor em torno de canos e torneiras do laboratório para confirmar que havia esbarrado em uma inovação promissora.

Sensor de água descoberto por acaso detecta vazamentos
A equipe já começou a testar seu sensor de vazamentos. [Imagem: Mark Stone/U. Washington]

Sensor de vazamentos

O papel eletricamente condutor é feito usando o mesmo processo tradicional usado pela indústria de papel, misturando polpa de madeira e minerais argilosos, como o caulim. A diferença é a adição de nanotubos de carbono, que são excelentes condutores elétricos.

Quando a água atinge o papel, suas fibras incham até três vezes suas dimensões originais. Essa expansão desloca os nanotubos de carbono dentro do papel, quebrando as conexões elétricas e fazendo com que o papel volte a ser um isolante.

Desta forma, para criar um sensor de água, basta ligar o papel a uma fonte elétrica de baixíssima tensão e corrente. Assim que a água atinge o papel, a corrente elétrica é interrompida, anunciando o local preciso do vazamento.

A equipe está entusiasmada com a possibilidade de comercializar rapidamente sua criação.

"Eu acredito que isso é definitivamente viável para aplicações em grande escala," disse Dichiara. "O preço dos nanomateriais vai cair e já estamos usando um processo estabelecido de fabricação de papel. Você apenas adiciona o [nanomaterial] que desenvolvemos no lugar certo e na hora certa no processo."

Bibliografia:

Smart papers comprising carbon nanotubes and cellulose microfibers for multifunctional sensing applications
A. B. Dichiara, A. Song, S. M. Goodman, D. He, J. Bai
Journal of Materials Chemistry A
Vol.: 5, 20161-20169
DOI: 10.1039/C7TA04329E




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